工業相機 - - 線陣相機

 

一、線陣相機的特點

 

1.線陣相機使用的線掃描傳感器通常只有一行感光單元（少數彩色線陣使用三行感光單元的傳感器）

 

2.線陣相機每次只采集一行圖像

 

3.線陣相機每次只輸出一行圖像

 

4.與傳統的面陣相機相比，面陣掃描每次采集若干行的圖像并以幀方式輸出

 

二、采集速度

 

線陣相機通常用行頻為單位 KHz,如 12KHz 表示相機在 1 秒鐘內最多能采集 12000 行圖像數據

 

三、像元深度

 

像元深度定義了灰度由暗道亮的灰階數,對于 8bit 的相機 0 代表全暗而 255 代表全亮。介于 0 和 255 之間的數字代表一定的亮度指標。10bit 數據就有 1024 個灰階而 12bit 有 4096 個灰階。 從 8bit 上升到 10bit 或者 12bit 的確可以增強測量的精度，但是也同時降低了系統的速度.

 

四、選型

 

1.計算分辨率；幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的像素。  

 

2.檢測精度；幅寬除以像素得出實際檢測精度。

 

3.掃描行數；每秒運動速度長度除以精度得出每秒掃描行數。

 

根據以上計算結果選擇線陣相機  舉例如下:如幅寬為 1600 毫米,精度 1 毫米,運動速度22000mm/s 相機; 分辨率:1600/1＝1600 像素,加上寬放,所以最少 2000 像素;選定分辨率為2K; 實際檢測精度:1600/2000＝0.8 ; 掃描行數(行頻):22000mm/0.8mm＝27.5KHz 綜合:應選定相機為 2048 像素 ,行頻28kHz 相機；

 

線掃相機的行頻計算方法

 

一，變量的定義

首先設定以下變量：

（1）線陣相機的每線像素數（單位：pixel）：Hc

（2）目標物的寬幅（單位：m）：Lo

（3）目標物運行速率（單位：m/s）：Vo

（4）線陣相機線掃描速率（單位：Hz，即 線/s）：Vc

（5）掃描一幀圖像目標物運行的時間（單位：s）：To

（6）掃描一幀圖像線陣相機的掃描時間（單位：s）：Tc

（7）橫向精度（每個像素代表的實際寬度）：PH

（8）縱向精度（每個像素掃描的實際長度）：PL

 

橫向的掃描精度為：線陣相機的每線像素數/目標物的寬幅 即ph= Hc/( Lo)；

 

縱向掃描精度為：

 

[線陣相機線掃描速率（單位：Hz，即 線/s）*掃描一幀圖像線陣相機的掃描時間（單位：s）]/

 

[目標物運行速率（單位：m/s）*掃描一幀圖像目標物運行的時間（單位：s）]

 

PL=(Vc×Tc)/( 1pixel×Vo× To)（To=Tc）=(Vc)/( 1pixel×Vo)

 

要想成像條件好，需要橫向分辨率和縱向分辨率相等

 

Lo/Hc=Vo/Vc

 

二，線掃速度的計算

根據“橫向和縱向的分辨率相等”的原則，得到公式如下：Lo/Hc=Vo/Vc

則相機的線掃描速率為：Vc =(Hc ×Vo)/( Lo)，其中Hc是線陣相機的每線像素數， Lo目標物的寬幅，Vo目標物運行速率；

 

三，線陣相機的關鍵參數

 resolution: 像素數， 傳感器上有多少個像元。

 

 MAX DATA RATE（應該叫相機時鐘吧）： 意思是相機每秒可以采取最大的數據量

 

 Linerate 行頻： 意思是每秒鐘相機最大可以采取多少行影像

比如線掃相機中一行的像素為8192，每秒可以獲得的最大數據量是160Mhz

 

則行頻為：160000000/8192=19000  line/sec

 

也可以理解為：

 

 

 

 四，實例說明

電子銅帶寬度450mm,生產線速度120米/分=120000mm/60s=2000mm/s，需要檢測的最小缺陷是0.2mm；

 

橫向的分辨率的計算選擇線掃相機的分辨率：450/Hc=0.2mm/pixel------->Hc=450/0.2=2250,但是真正的相機拍照，直接達到這和精度是有難度的，所以選型一般是Hc=450/0.2*2=4500，按照相機的分辨率的規律，可以選擇4096像素的線掃相機；

 

縱向的選擇（關鍵參數是線掃相機的行頻）：

 

根據上面的選型可以得到橫向的分辨率：450mm/4096pixel=0.11mm/pixel

 

如果需要行和列的分辨率相等，則需要(2000mm/s)/(0.11mm/pixel)=18181line, 這樣就可以推算出行頻（意思是每秒鐘相機最大可以采取多少行影像）滿足18181line；

 

綜上所述，相機的選型可以為行向分辨率4098，行頻為19000的線掃相機即可。